薄膜厚度对卷烟半成品薄膜材料阻透性影响规律研究

刘丹楹 范羿 邓佩珊 杨帆 吴峰

摘要：本文选择了（PE/EVOH/PE）、（PE/PA/PE）的三层共挤复合材料及单膜材料LDPE作为研究对象，研究了薄膜材料厚度对薄膜材料阻透性的影响，旨在为项目找到一款最佳卷烟半成品薄膜材料。

关键词：薄膜厚度;卷烟半成品;阻透性;影响规律

近些年来，塑料薄膜在卷烟半成品包装上已经广泛应用，但在烟草行业绝大多数烟厂选择用LDPE薄膜材料包装卷烟半成品。但是，对于单一薄膜材料来说，同时既有良好的防水汽性，又有良好的防氧渗透性是极少见的。PA以其优异的阻氧性能以及较好的力学强度受到食品包装界的青睐，然而因其对湿度较为敏感，并且热封性能不佳，所以PA薄膜通常都与其他薄膜复合使用，例如PE。EVOH是目前最好的阻透性材料之一，对气体的阻透性好，但EVOH热封性能较差，因此含EVOH薄膜的热封层一般需要借助PE热封。项目通过大量的调研选择了（PE/EVOH/PE）、（PE/PA/PE）的三层共挤复合材料及目前在用单膜材料LDPE作为研究对象，研究薄膜材料厚度对薄膜材料阻透性的影响，能有效帮助项目选择最佳卷烟半成品薄膜材料。

1.厚度对卷烟半成品薄膜材料透水蒸气性影响规律研究

通过对不同厚度下薄膜材料透湿性变化规律的研究，建立薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸气性的回归模型，找出薄膜材料厚度对薄膜材料透水蒸气性影响规律，为卷烟半成品项目选择合适的薄膜材料厚度提供数据支撑。

1.1试验方案设计

1.1.1 试验目的

1）得出薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸氣性之间的关系

2）建立薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸气性之间的回归模型

3）找出薄膜材料厚度对薄膜材料透水蒸气性影响规律

1.1.2 试验材料

1）恒温恒湿箱

2）透湿杯及定位装置

3）分析天平：感量为 0.1 mg。

4）干燥器

5）量具：测量薄膜厚度精度为0.001 mm ;测量片材厚度精度为0.01mm。

6）密封蜡

7）干燥剂：无水氯化钙粒度为0.60～2.36 mm。使用前应在 200±2℃烘箱中干燥2 h。

8）薄膜材料见下表1，本试验所用材料（PE/EVOH/PE）、（PE/PA/PE）为共挤3层复合膜，LDPE为单膜。在测量前，试样在温度为38℃、相对湿度为90%的环境中处理 360min。试验时，每种厚度的薄膜至少取10个试样进行测试， 然后剔出误差较大的数据后取平均值，计算出该厚度时薄膜的透水蒸气性[1]。

1.1.3 试验依据及方法

试验根据国标GB/T 1037—1998《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法 （杯式法） 》检测不同厚度薄膜材料透水蒸汽性;测试方法为减重法[2]。

1.1.4 试验条件

（1）环境：温度 23±2 ℃，相对湿度90±2%;

（2）样品条件：

1）试样应平整、均匀，不得有孔洞，针眼、皱折、划伤等缺陷。

2）试样用标准的10cm圆片冲刀冲切。试样直径应为杯环内径加凹槽宽度。

1.2 不同厚度对薄膜材料透水蒸汽性的影响

1.2.1试验数据，表2

1.2.2 （PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度与透水蒸汽性的相关性分析

回归方程为（PE/EVOH/PE）透水蒸汽性 = 19.29 - 294.4 厚度 + 1224 厚度^2

结论：经分析可知，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸汽性相关性检验中，P值=0.000 <0.05，可以认为在95%的置信水平下，可以拒绝原假设，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸汽性存在显著相关性，相关系数 R-Sq（调整）= 99.82%，存在负强相关性，即随着（PE/EVOH/PE）薄膜厚度的增加，（PE/EVOH/PE）薄膜材料透水蒸汽性呈下降趋势[3]。

1.2.3 （PE/PA/PE）薄膜材料厚度与透水蒸汽性的相关性分析

回归方程为

（PE/PA/PE）透水蒸汽性 = 21.74 - 351.9 厚度 + 1576 厚度^2

结论：经分析可知，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸汽性相关性检验中，P值=0.000 <0.05，可以认为在95%的置信水平下，可以拒绝原假设，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸汽性存在显著相关性，相关系数 R-Sq（调整） = 99.10%，存在负强相关性，即随着（PE/PA/PE）薄膜厚度的增加，（PE/PA/PE）薄膜材料透水蒸汽性呈下降趋势。

1.2.4 LDPE薄膜材料厚度与透水蒸汽性的相关性分析

回归方程为

LDPE透水蒸汽性 = 6.564 - 23.04 厚度

结论：经分析可知，LDPE薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸汽性相关性检验中，P值=0.000 <0.05，可以认为在95%的置信水平下，可以拒绝原假设，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸汽性存在显著相关性，相关系数 R-Sq（调整）= 96.53%，存在负强相关性，即随着LDPE薄膜厚度的增加，LDPE薄膜材料透水蒸汽性呈下降趋势。

2.厚度对卷烟半成品薄膜材料气体透过量影响规律研究

通过对不同厚度下薄膜材料气体透过量变化规律的研究，建立薄膜材料厚度与薄膜材料气体透过量的回归模型，找出薄膜材料厚度对薄膜材料气体透过量影响规律，为卷烟半成品项目选择合适的薄膜材料厚度提供数据支撑。

2.1 试验方案设计

2.1.1试验目的

1）得出薄膜材料厚度与薄膜材料气体透过量之间的关系

2）建立薄膜材料厚度与薄膜材料气体透过量之间的回归模型

3）找出薄膜材料厚度对薄膜材料气体透过量影响规律

2.1.2 试验材料

1）恒温恒湿箱

2）薄膜材料表见表1

3）透气仪

2.1.3 试验條件

1）试样应具有代表性，应没有痕迹或可见的缺陷。

2）试样一般为圆形，其直径取决于所使用的仪器，每组试样至少为10个。

3）应在GB/T 2918中规定的23℃士2℃环境下，将试祥放在干燥器中进行 48 h以上状态调节或按产品标准规定处理。

2.2 不同厚度对薄膜材料气体透过量的影响

2.2.1试验数据，表3

2.2.2 （PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度与气体透过量的相关性分析

回归方程为

（PE/EVOH/PE）气体透过量 = 6.877 - 149.5 厚度 + 997.6 厚度^2

结论：经分析可知，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸汽性相关性检验中，P值=0.000 <0.05，可以认为在95%的置信水平下，可以拒绝原假设，（PE/EVOH/PE）薄膜材料厚度与薄膜材料气体透过量存在显著相关性，相关系数 R-Sq（调整）=99.90%，存在正相关性，即随着（PE/EVOH/PE）薄膜厚度的增加，（PE/EVOH/PE）薄膜材料气体透过量呈上升趋势。

2.2.3 （PE/PA/PE）薄膜材料厚度与气体透过量的相关性分析

回归方程为

（PE/PA/PE）气体透过量 = 30.68 + 140.8 厚度

结论：经分析可知，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸汽性相关性检验中，P值=0.000 <0.05，可以认为在95%的置信水平下，可以拒绝原假设，（PE/PA/PE）薄膜材料厚度与薄膜材料气体透过量存在显著相关性，相关系数 R-Sq（调整）=99.64%，存在正相关性，即随着（PE/EVOH/PE）薄膜厚度的增加，（PE/PA/PE）薄膜材料气体透过量呈上升趋势[4]。

2.2.4 LDPE薄膜材料厚度与气体透过量的相关性分析

回归方程为

LDPE气体透过量 = 2413 - 13560 厚度

结论：经分析可知，LDPE薄膜材料厚度与薄膜材料透水蒸汽性相关性检验中，P值=0.000 <0.05，可以认为在95%的置信水平下，可以拒绝原假设，LDPE薄膜材料厚度与薄膜材料气体透过量存在显著相关性，相关系数 R-Sq（调整）=99.24%，存在负相关性，即随着LDPE薄膜厚度的增加，LDPE薄膜材料气体透过量呈下降趋势。

参考文献

[1]梁旭升. 食品薄膜包装材料选择和透湿透气系数的关系[J]. 商业研究，1983（2）：49-50.

[2]孙玉清. 柑桔氮气保鲜贮藏库的应用[J]. 深冷技术，1999， （1）：48-50.

[3]罗军，赵科文，张庆春，等. 充氮气调及低温储存对成品卷烟储存期烟草甲虫的防治效果[J]. 安徽农业科学，2018，46（4）：166-168. DOI：10.3969/j.issn.0517-6611.2018.04.050.

[4]呼和，梁晓红，王羽，等. EHA/PE复合薄膜的力学性能和阻透性能[J]. 中国塑料，2015，29（9）：45-48.

出自：《卷烟半成品储存技术研究与应用》项目，编号：S-6119007。

作者简介：刘丹楹，（1992.8），性别：男，民族：汉，籍贯：云南玉溪  学历：研究生，研究方向：从事卷包、滤棒过程工艺技术研究工作。

通讯作者：范羿，（1991.02），性别：男，名族：汉，籍贯：云南玉溪  学历：本科，职称：工程师，研究方向：长期从事卷包、制丝过程工艺管理、质量管理相关工作，对卷烟制品及半成品储运环境物理特性变化和虫害防治方面有一定研究。